山东交通学院 船舶振动复习题2013-2014年度

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1、第二章习题2.1a.已知图中系统的弹簧为无重量的弹簧（其重量很轻，可忽略不计），质量仅作垂向运动。试用牛顿第二定律列出系统的运动方程，求出系统自由振动的固有频率。解：受力分析如图所示，由达朗伯原理得而即故系统的运动方程为固有频率2.1b.已知图中系统的直杆为无重量的弹性体，弹簧为无重量的弹簧（其重量很轻，可忽略不计），质量仅作垂向运动。求出系统自由振动的固有频率。解：如图悬臂梁的右侧作用时，其挠度故其刚度为系统等效为两个弹簧并联所以系统的等效刚度为振动方程为固有频率为2.10．有一个质量为，弹簧

2、常数为的弹簧与阻尼系数未知的阻尼器所组成的单自由度系统。试验结果是，在自由振动下每经过一个周期，振幅衰减了一半，求该系统的对数衰减率、阻尼比和阻尼系数。参考公式：间隔n个周期的自由振动振幅分别为,则其对数衰减率为阻尼比为又由，其中故第三章习题1.求解如图所示的单自由度系统在支座简谐运动时引起的运动的稳态解，图中弹簧质量不计。解：由题意，列出系统的振动方程为，代入振动方程，为得求解系统的稳定解，即求上述方程的特解，可设特解为代入振动方程得故3.设有一个质量悬挂在串联的弹簧和的下端，干扰力作用在两个

3、弹簧（质量不计）的连接处，如图所示，试列出其运动方程，并求解该振动系统的稳态解。解：先进行受力分析，如图可得对于质量块，由达郎伯原理：对于刚性系数为的弹簧：而故有：所以振动方程为由题意，求振动系统的稳态解即求振动方程的特解设，代入方程，其中故稳态解为一、填空和名词解释1、振动；2、固有频率；3、单自由度振动、多自由度振动、无限多自由度振动4、自由振动；5、强迫振动；6、对数衰减率；7、严格共振；8、共振；9单自由度系统：振动系统任意时刻的空间位置只需要一个独立几何参数表达。10多自由度系统：振动

4、系统任意时刻的空间位置需要一个以上相互独立的几何参数表达。11固有频率：结构的固有振动频率仅与结构的刚度和质量有关，与结构初始的振动状态及干扰力无关。12基本频率（基频）：n个自由度有n个固有频率，固有频率值中的最小值，记为ω113固有振型（模态）：结构受到扰动进入自由振动时的振动形式，与结构的刚度和质量有关，与初始条件及干扰力无关。14无限自由度系统：如果振动系统的质量任意瞬时的空间位置需要无限多个广义坐标来描述，称这样的系统为无限自由度系统。15节点：梁的各谐调固有振形上，总是存在着若干在主

5、振动时静止不动的点，称之为节点（边界支点除外）17节线概念：船体空心弹性梁，激励力作用下发生总振动、局部振动。稳态强迫振动激励力：螺旋桨和主机运转时产生的周期性激振力。18细长杆作垂直于轴线方向的振动时，其主要变形形式是弯曲变形，通常称为梁的横向振动或弯曲振动，简称梁振动19结构的固有振动频率与结构的哪些物理量有关？20单自由度系统固有频率的计算方法主要哪些？21多自由度系统固有频率的简便计算方法主要有哪些？22振动响应三要素是什么？简答:梁的横向振动假定条件有哪些？1.横截面中心同直线（平衡条

6、件下）；2.弹性体材料均质、各项同性、服从胡克定律（振动时弹性体应力应变成线性关系，应力不超过材料比例极限）；3.线性振动：振动微小，应变与位移分量的几何关系是线性的，并略去其它一切非线性项的影响；4.平断面假定：振动变形中梁的横截面仍保持为平面；5.连续性假定：梁单位长度上的质量、刚度以及外载荷等都是x的连续函数或分段连续函数1.当前为什么要加强船舶振动的研究？（1）吨位增加，主机功率不断增加，其产生周期性激振力随之增大；（2）艉机船和艉部作为居住区，振动会对设备仪表和乘员的舒适性产生不利影响

7、（3）高强度钢材的使用，降低船体结构刚度，船体振动可能更强烈。2.船舶振动的危害有哪些？（1）使船员和旅客极度不舒适，容易疲劳，甚至损害健康；（2）使机器和仪表设备失常，寿命缩短，甚至失灵损坏；（3）使高应力区的船体结构等出现裂缝或疲劳破坏；（4）引起噪声，影响人员工作和健康以及舰艇.3.船舶振动过大的原因的有哪些？一、设计时考虑不周或计算错误，如主机选择，船舶主尺度、螺旋桨与船体、附属体间隙以及尾部线型的配合，船体结构尺寸、布置和结构的连续性等二、建造质量问题，如螺旋桨制造质量差，轴线不对中，

8、结构连续性被破坏，焊接残余应力与初挠度等；、三、营运时航运条件以及操作管理水平的影响，如浅水或狭窄航道，装（压）载不当，轴系变形，螺旋桨受损，主机各缸燃烧不均匀，更换机、浆不当合个别结构几件磨损、松动等。螺旋桨激振力分为机械不平衡引起的轴频激振力和流场不均引起的叶频激振力4.船舶局部振动包括哪些部位，局部振动产生原因有哪些？船体局部结构如板架、梁、板等对于整个船体所作的附加振动称为局部振动。1、螺旋桨引起脉动水压力，各种机械不均衡力，低速柴油机的点火脉冲和轴的脉动轴向力；2、船体总振动引起支承运